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导 读
最近，芯片这个话题受到了中国人的关注，因为它是很多人的“核心痛点”。围绕芯片，其散热问题一直困扰着业界，本周_Nature_
发表论文更好地解决了这个问题。为此，自然
来自斯坦福大学机械工程系的中国研究员魏受邀撰写评论。本文邀请魏为《知识分子》翻译这项技术。
2015年，魏加入欧洲微电子研究中心(imec)，致力于为高性能系统开发低成本、高效率的电子散热解决方案。2020年，魏在imec和比利时荷语鲁汶大学获得博士学位。目前，他的研究兴趣包括用于高热通量应用的冲击射流冷却和嵌入式微通道冷却。
撰文 | 魏体伟
责编 | 叶水送
随着对更强大、更高效、更小功率电子器件需求的增加，器件的功率密度越来越高，对大功率器件的散热提出了更高的挑战。
一般来说，在数据中心，冷却系统的功耗占功耗的很大一部分。因此，探索高冷却性能、低泵功率的节能冷却设计，可以显著降低功耗和成本。
魏，斯坦福大学机械工程系纳米传热研究组博士后/研究员
目前，用于连接芯片和芯片外部散热器的热界面材料(TIM)是主要的散热瓶颈。嵌入式微流体通道冷却器在半导体衬底背面蚀刻微流体通道，从而避免使用热界面材料。
微流体冷却通道通常蚀刻器件衬底背面的通道，这可以使液体冷却剂更接近有源器件。然而，具有直的和平行的微通道的嵌入式液体冷却将产生沿通道的高压降和大的温度梯度。与平行微通道冷却方案相比，采用歧管微通道散热器的嵌入式液冷在泵送功率需求和热阻方面有显著降低。
魏论自然
实际上，具有3D歧管散热器冷却器(EMMC)的嵌入式微通道已经研究了多年，但它面临许多挑战：
从设计角度来说，如果电热协同设计可以避免过冷，也就是能耗过大。从制造的角度来看，半导体器件是通过传统的半导体技术制造的，这与微流体散热器的加工是分开的。随后的结合和组装大大增加了制造复杂性、成本和相关的可靠性问题。如果人们试图使用几种键合技术来连接半导体器件和微流体散热器，将大大增加制造成本。并且如果结合界面不好，则存在潜在的微流体泄漏。
Matioli等人提出的微流体冷却解决方案。
洛桑联邦理工学院Elison Matioli领导的研究团队提出了一种创新的制造方法，分别考虑了电气设计和微流体冷却方案设计：
首先，该制造方法具有潜在的低成本。因为现有的基于歧管的微通道冷却解决方案分别考虑了歧管制造和微通道制造。这种单片集成微流体冷却器只能通过常规制造工艺来完成。简化的制造工艺和没有额外的粘合工艺使得该解决方案在经济上可行。其次，该方案具有非常高的冷却性能：与现有的歧管微通道散热器相比，这种新型冷却系统可以实现更高的冷却效率。解决方案是消除热界面材料带来的热阻，使散热微流控通道更靠近芯片热源底部；第三，该研究成果首次展示了高性能单片多歧管微通道热沉与氮化镓器件的单片集成。
Matioli团队设计的方法新颖，为在同一整体结构中集成冷却和电子器件奠定了基础。这种方法具有独创性和创新性，在未来电力电子应用中具有巨大潜力。
